Struktura węglika wapnia (CaC2), właściwości, produkcja, zastosowania

4629
Egbert Haynes
Struktura węglika wapnia (CaC2), właściwości, produkcja, zastosowania

Plik węglik wapnia Jest to związek nieorganiczny utworzony z pierwiastków wapnia (Ca) i węgla (C). Jego wzór chemiczny to CaCdwa. Jest to ciało stałe, które może być bezbarwne do żółtawego lub szaro-białego, a nawet czarne, w zależności od zawartych w nim zanieczyszczeń.

Jedna z najważniejszych reakcji chemicznych CaCdwa co dzieje się z wodą H.dwaLub, w którym tworzy się acetylen HC≡CH. Z tego powodu służy do przemysłowego otrzymywania acetylenu. Ze względu na tę samą reakcję z wodą służy do dojrzewania owoców, w fałszywych działach i flarach morskich..

Węglik wapnia CaCdwa solidny. Ondřej Mangl / Public domain. Źródło: Wikimedia Commons.

Reakcja CaCdwa z wodą wytwarza również użyteczny szlam do przygotowania klinkieru (składnik cementu), który wytwarza mniej dwutlenku węgla (COdwa) w porównaniu z tradycyjną metodą produkcji cementu.

Z azotem (Ndwa) węglik wapnia tworzy cyjanamid wapnia, który jest stosowany jako nawóz. CaCdwa służy również do usuwania siarki z niektórych stopów metali.

Jakiś czas temu CaCdwa Był używany w tak zwanych lampach węglikowych, ale nie są one już zbyt powszechne, ponieważ są niebezpieczne.

Indeks artykułów

  • 1 Struktura
  • 2 Nazewnictwo
  • 3 Właściwości
    • 3.1 Stan fizyczny
    • 3.2 Masa cząsteczkowa
    • 3.3 Temperatura topnienia
    • 3.4 Temperatura wrzenia
    • 3.5 Gęstość
    • 3.6 Właściwości chemiczne
  • 4 Otrzymywanie
  • 5 zastosowań
    • 5.1 Przy produkcji acetylenu
    • 5.2 W redukcji emisji CO2
    • 5.3 Przy otrzymywaniu cyjanamidu wapnia
    • 5.4 W przemyśle metalurgicznym
    • 5.5 W różnych zastosowaniach
    • 5.6 Przerwane użytkowanie
  • 6 Ryzyka
  • 7 Referencje

Struktura

Węglik wapnia jest związkiem jonowym i składa się z jonu wapnia Cadwa+ oraz jon węglikowy lub acetylenowy Cdwadwa-. Jon węglikowy składa się z dwóch atomów węgla połączonych potrójnym wiązaniem.

Struktura chemiczna węglika wapnia. Autor: Hellbus. Źródło: Wikimedia Commons.

Struktura krystaliczna CaCdwa pochodzi od sześciennego (jak chlorek sodu NaCl), ale jako jon C.dwadwa- jest wydłużony, struktura jest zniekształcona i staje się czworokątna.

Nomenklatura

  • Węglik wapnia
  • Węglik wapnia
  • Acetylenek wapnia

Nieruchomości

Stan fizyczny

Krystaliczne ciało stałe, które w stanie czystym jest bezbarwne, ale jeśli jest zanieczyszczone innymi związkami, może być żółtawo-białe lub szaro-czarne.

Węglik wapnia CaCdwa z zanieczyszczeniami. Leiem / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Źródło: Wikimedia Commons.

Waga molekularna

64,0992 g / mol

Temperatura topnienia

2160 ºC

Temperatura wrzenia

CaCdwa wrze w 2300 ºC z rozkładem. Temperaturę wrzenia należy mierzyć w atmosferze obojętnej, to znaczy bez tlenu i wilgoci..

Gęstość

2,22 g / cm3

Właściwości chemiczne

Węglik wapnia reaguje z wodą, tworząc acetylen HC≡CH i wodorotlenek wapnia Ca (OH)dwa:

CaCdwa + 2 godzdwaO → HC≡CH + Ca (OH)dwa

Acetylen jest łatwopalny, dlatego CaC w obecności wilgocidwa może być łatwopalny. Jednak gdy wyschnie, nie jest.

Węglik wapnia CaCdwa z wodą tworzy acetylen HC≡CH, związek palny. Kristina Kravets / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Źródło: Wikimedia Commons.

Węglik wapnia reaguje z azotem Ndwa tworząc cyjanamid wapnia CaCNdwa:

CaCdwa + Ndwa → CaCNdwa + do

Otrzymywanie

Węglik wapnia jest produkowany przemysłowo w elektrycznym piecu łukowym, wychodząc z mieszaniny węglanu wapnia (CaCO3) i węgiel (C), który jest poddawany działaniu temperatury 2000 ° C. Reakcja jest podsumowana w następujący sposób:

Złodziej3 + 3 C → CaCdwa + CO ↑ + COdwa

Lub też:

CaO + 3 C → CaCdwa + CO ↑

W elektrycznym piecu łukowym łuk elektryczny jest wytwarzany między dwiema elektrodami grafitowymi, które są odporne na powstające wysokie temperatury. Otrzymuje się węglik wapnia o czystości 80-85%.

Aplikacje

W produkcji acetylenu

W przemyśle reakcję węglika wapnia z wodą stosuje się do produkcji acetylenu C.dwaH.dwa.

CaCdwa + 2 godzdwaO → HC≡CH + Ca (OH)dwa

To najważniejsze zastosowanie węglika wapnia. W niektórych krajach ceniony jest acetylen, który umożliwia produkcję polichlorku winylu, który jest rodzajem tworzywa sztucznego. Ponadto acetylen jest używany do spawania w wysokich temperaturach.

HC≡CH acetylenowy płomień do spawania metali w bardzo wysokich temperaturach. Autor: Shutterbug75. Źródło: Pixabay.

W redukcji emisji COdwa

Pozostałości otrzymane z otrzymywania acetylenu wychodząc z CaCdwa (zwane również „szlamem węglika wapnia” lub „pozostałościami węglika wapnia”) są używane do otrzymywania klinkieru lub betonu.

Błoto z węglika wapnia ma wysoką zawartość wodorotlenku wapnia (Ca (OH)dwa) (około 90%), trochę węglanu wapnia (CaCO3) i ma pH większe niż 12.

Pozostałości węglika wapnia można wykorzystać w pracach budowlanych do przygotowania betonu, zmniejszając w ten sposób wytwarzanie COdwa wspomnianej branży. Autor: Engin Akyurt. Źródło: Pixabay.

Z tych powodów może reagować z SiOdwa lub AldwaLUB3 tworząc produkt podobny do otrzymanego w procesie hydratacji cementu.

Jedna z czynności człowieka, która powoduje największą emisję COdwa to branża budowlana. COdwa Powstający na wschodzie oddziela się od węglanu wapnia podczas reakcji tworząc beton.

Wykorzystanie szlamu z węglika wapnia do zastąpienia węglanu wapnia (CaCO3) zmniejsza emisje COdwa o 39%.

W otrzymywaniu cyjanamidu wapnia

Węglik wapnia jest również stosowany w przemyśle do otrzymywania cyjanamidu wapnia CaCNdwa.

CaCdwa + Ndwa → CaCNdwa + do

Cyjanamid wapnia jest stosowany jako nawóz, ponieważ wraz z wodą glebową przekształca się go w cyjanamid H2N = C = N, który dostarcza roślinom azot, niezbędny dla nich składnik odżywczy.

W przemyśle metalurgicznym

Węglik wapnia służy do usuwania siarki ze stopów, takich jak żelazonikiel. CaC jest mieszanydwa stopem stopionym w temperaturze 1550 ° C Siarka (S) reaguje z węglikiem wapnia i wytwarza siarczek wapnia CaS i węgiel C:

CaCdwa + S → 2 C + CaS

Usuwanie siarki jest korzystne, jeśli mieszanie jest wydajne, a zawartość węgla w stopie jest niska. Siarczek wapnia CaS unosi się na powierzchni stopu, skąd jest dekantowany i odrzucany..

W różnych zastosowaniach

Węglik wapnia został użyty do usunięcia siarki z żelaza. Również jako paliwo w produkcji stali i jako silny odtleniacz.

Służy do dojrzewania owoców. Acetylen jest wytwarzany z węglika wapnia z wodą, co powoduje dojrzewanie owoców, takich jak banany..

Banany można dojrzewać przy użyciu węglika wapnia CaCdwa. Autor: Alexas Fotos. Źródło: Pixabay.

Węglik wapnia jest używany w atrapach pistoletów, aby wywołać głośny huk, który je charakteryzuje. Tutaj również wykorzystuje się tworzenie acetylenu, który wybucha iskrą wewnątrz urządzenia.

CaCdwa używany do generowania sygnałów na morzu w samozapalnych flarach morskich.

Przerwane użycie

CaCdwa był używany w tzw. lampach węglikowych. Ich działanie polega na kapaniu wody na węglik wapnia z wytworzeniem acetylenu, który zapala się iw ten sposób zapewnia światło.

Lampy te były używane w kopalniach węgla, ale ich stosowanie zostało przerwane ze względu na obecność CH gazowego metanu4 w tych kopalniach. Gaz ten jest łatwopalny, a płomień lampy węglikowej może spowodować jej zapłon lub wybuch..

Lampa z węglika wapnia CaCdwa. SCEhardt / domena publiczna. Źródło: Wikimedia Commons.

Były szeroko stosowane w kopalniach łupków, miedzi i cyny, a także we wczesnych samochodach, motocyklach i rowerach, jako reflektory lub reflektory..

Obecnie zostały zastąpione lampami elektrycznymi lub nawet lampami LED. Jednak są one nadal używane w krajach takich jak Boliwia, w kopalniach srebra Potosí.

Ryzyka

Węglik wapnia CaCdwa na sucho nie jest łatwopalny, ale w obecności wilgoci szybko tworzy acetylen, którym jest.

Aby ugasić pożar w obecności CaCdwa nigdy nie należy używać gaśnic wodnych, pianowych, dwutlenku węgla ani halogenów. Należy użyć piasku lub wodorotlenku sodu lub wapnia.

Bibliografia

  1. Ropp, R.C. (2013). Związki ziem alkalicznych z grupy 14 (C, Si, Ge, Sn i Pb). Węgliki wapnia. W Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Odzyskany z sciencedirect.com.
  2. Pohanish, R. P. (2017). C. Węglik wapnia. W Sittig's Handbook of Toxic and Hazardous Chemicals and Carcinogens (wydanie siódme). Odzyskany z sciencedirect.com.
  3. Sun, H. i in. (2015). Właściwości spalanych chemicznie pozostałości węglika wapnia i ich wpływ na właściwości cementu. Materiały 2015, 8, 638-651. Odzyskany z ncbi.nlm.nih.gov.
  4. Nie, Z. (2016). Ekomateriały i ocena cyklu życia. Studium przypadku: COdwa Analiza emisji klinkieru szlamowego z węglika wapnia. W ekologicznej i zrównoważonej produkcji zaawansowanych materiałów. Odzyskany z sciencedirect.com.
  5. Crundwell, F.K. Et al. (2011). Rafinacja stopionego ferronickelu. Usuwanie siarki. W metalurgii wydobywczej metali z grupy niklu, kobaltu i platyny. Odzyskany z sciencedirect.com.
  6. Tressler, R.E. (2001). Ceramika strukturalna i termostrukturalna. Węgliki. W Encyklopedii Materiałoznawstwa i Technologii. Odzyskany z sciencedirect.com.
  7. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Zaawansowana chemia nieorganiczna. Czwarta edycja. John Wiley & Sons.

Jeszcze bez komentarzy